專利名稱：利用鹵水改善凹凸棒黏土膠體性能的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及ー種改善凹凸棒黏土膠體性能的方法，具體的說是ー種利用鹵水改善凹凸棒黏土膠體性能的方法，屬于非金屬礦深加工領域。
背景技術(shù)：
凹凸棒黏土是ー種以凹凸棒石為主要組分的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物。凹凸棒石獨特的納米棒狀晶體結(jié)構(gòu)使凹凸棒黏土具有優(yōu)異的剪切分散、懸浮穩(wěn)定、觸變、耐電解質(zhì)和高黏度等膠體性能，作為理想的無機膠凝材料在涂料、油漆、鉆井泥漿、印染、日用化工等諸多 領域獲得廣泛應用。隨著應用領域的拓展，對凹凸棒黏土的膠體性能也提出了更高的要求，利用簡便有效的方法提高膠體性能成為該領域的研究熱點。凹凸棒黏土表面改性處理方法主要是采用無機鹽或有機表面活性劑對其改性，通過改變棒晶表面電荷來改善棒晶間作用力，進而提高膠體性能。但到目前為止，還沒有采用自然資源對其進行改性的報道。鹵水指自然界中含鹽量大于3. 5%的水溶液。鹵水中含有大量的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等陽離子，是制備無機鹽重要的化工原料。我國鹵水資源豐富，分布于江蘇、青海、西藏、四川、內(nèi)蒙古、山西、新疆、山東等地。除海水制鹽鹵水和鹽湖鹵水外，還擁有大量井礦鹵水、地下鹵水及油田鹵水等。由于凹凸棒黏土在形成過程中存在類質(zhì)同晶置換現(xiàn)象而產(chǎn)生負電性，為使電荷平衡，可以補償I個或2個氫離子或其他等價物。因此，可以用鹵水來改性凹凸棒黏土，利用其本身含有的鈉、鎂等離子與凹凸棒黏土層間陽離子進行交換，可賦予凹凸棒黏土較高的膠體性能。天然凹凸棒黏土通常以棒晶束或聚集體形式存在，不具備納米材料的特性，也無法發(fā)揮其固有的膠體性能。因此，在棒晶束或聚集體解離之前，僅通過對凹凸棒黏土進行表面改性，難以達到理想的膠體性能，也成為制約凹凸棒黏土膠體性能應用的最主要因素。因此，探討同步實現(xiàn)棒晶束解離和表面改性的新技術(shù)，對顯著提高凹凸棒黏土膠體性能以及拓展其應用領域顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對目前改善凹凸棒黏土膠體性能方面的不足，利用自然資源鹵水來進一步提高凹凸棒黏土的膠體性能，其目的是直接利用豐富的鹵水資源，結(jié)合均質(zhì)處理技木，解決現(xiàn)有改性方法凹凸棒黏土黏度較低的問題。本發(fā)明的原理是利用鹵水中富含的Mg2+與凹凸棒黏土層間的陽離子實現(xiàn)交換，結(jié)合均質(zhì)過程中產(chǎn)生的空穴效應、碰撞效應和剪切效應，在解離凹凸棒石棒晶束的同時，增強Mg2+的交換作用，從而改善凹凸棒黏土的膠體性能。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下方案來實現(xiàn)
在攪拌狀態(tài)下，將經(jīng)過破碎、對輥后的凹凸棒黏土直接加入鹵水中制成質(zhì)量濃度5-20%的懸浮液，攪拌l_4h經(jīng)250目篩除去雜質(zhì)，再將懸浮液均質(zhì)處理，離心脫水，干燥，粉碎，得到產(chǎn)品。本發(fā)明所述的鹵水為地表鹵水或地下鹵水，鹵水中鎂的含量大于1000mg/L。本發(fā)明所述的均質(zhì)處理,均質(zhì)壓カ為10-100MPa。 高壓均質(zhì)機是利用伯努利定理和空穴效應所設計的ー種液-液乳化或液-固分散的均質(zhì)設備，目前已在食品和涂料等行 業(yè)得到廣泛應用；我們已成功利用均質(zhì)技術(shù)有效解離凹凸棒石棒晶束或聚集體，顯著提高了膠體性能；本發(fā)明采用自然資源鹵水改性和均質(zhì)處理同步進行，為同時實現(xiàn)棒晶束解離和表面無機改性提高凹凸棒黏土膠體性能提供了新方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(I)利用鹵水本身含有的Mg2+離子對凹凸棒黏土進行改性，該方法不添加任何藥劑，無毒無害，生產(chǎn)エ藝簡單易行，費用低廉，易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。(2)均質(zhì)技術(shù)具有操作簡便、解離效率高、棒晶長徑比損失小等優(yōu)勢，利用均質(zhì)作用下的空穴效應、碰撞效應和剪切效應對凹凸棒黏土懸浮液進行處理，使其在有效解離棒晶束的同吋，增強鹵水中金屬離子與棒晶束表面的結(jié)合能力，提高了膠體性能。
具體實施方案下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)解決方案做進ー步說明，這些實施例不能理解為是對技術(shù)方案的限制。實施例I :在攪拌狀態(tài)下，將經(jīng)過破碎、對輥后的凹凸棒黏土直接加入鎂含量為1125mg/L的鹵水中，制成質(zhì)量濃度20%的懸浮液，攪拌4h經(jīng)250目篩除去雜質(zhì)，再將懸浮液IOOMPa均質(zhì)處理，離心脫水，干燥，粉碎，得到產(chǎn)品；凹凸棒黏土原礦黏度為1026mPa. s,經(jīng)上述過程后產(chǎn)品的黏度為2448mPa. S。實施例2 :在攪拌狀態(tài)下，將經(jīng)過破碎、對輥后的凹凸棒黏土直接加入鎂含量為1360mg/L的鹵水中，制成質(zhì)量濃度15%的懸浮液，攪拌3h經(jīng)250目篩除去雜質(zhì)，再將懸浮液70MPa均質(zhì)處理，離心脫水，干燥，粉碎，得到產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度為1026mPa. s，經(jīng)上述過程后產(chǎn)品的黏度為2502mPa. S。實施例3 :在攪拌狀態(tài)下，將經(jīng)過破碎、對輥后的凹凸棒黏土直接加入鎂含量為1125mg/L的鹵水中，制成質(zhì)量濃度10%的懸浮液，攪拌2h經(jīng)250目篩除去雜質(zhì)，再將懸浮液40MPa均質(zhì)處理，離心脫水，干燥，粉碎，得到產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度為1026mPa. s，經(jīng)上述過程后產(chǎn)品的黏度為2578mPa. S。實施例4 :在攪拌狀態(tài)下，將經(jīng)過破碎、對輥后的凹凸棒黏土直接加入鎂含量為1125mg/L的鹵水中，制成質(zhì)量濃度5%的懸浮液，攪拌Ih經(jīng)250目篩除去雜質(zhì)后，再將懸浮液IOMPa均質(zhì)處理，離心脫水，干燥，粉碎，得到產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度為1026mPa. s，經(jīng)上述過程后產(chǎn)品的黏度為2605mPa. S。
權(quán)利要求
1.利用鹵水改善凹凸棒黏土膠體性能的方法，其特征在于在攪拌狀態(tài)下，將經(jīng)過破碎、對輥后的凹凸棒黏土直接加入鹵水中制成質(zhì)量濃度5-20%的懸浮液，攪拌l_4h經(jīng)250目篩除去雜質(zhì)，再將懸浮液均質(zhì)處理，離心脫水，干燥，粉碎，得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鹵水改善凹凸棒黏土膠體性能的方法，其特征在于所述的鹵水為地表鹵水或地下鹵水，鹵水中鎂的含量大于1000mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鹵水改善凹凸棒黏土膠體性能的方法，其特征在于均質(zhì)處理時的均質(zhì)壓力為10-100MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用鹵水改善凹凸棒黏土膠體性能的方法，它是在攪拌狀態(tài)下，將經(jīng)過破碎、對輥后的凹凸棒黏土加入鹵水制成質(zhì)量濃度5-20%的懸浮液，攪拌1-4h經(jīng)250目篩除去雜質(zhì)，再將懸浮液均質(zhì)處理，離心脫水，干燥，粉碎，得到產(chǎn)品。本發(fā)明利用鹵水中含有的鎂離子與凹凸棒黏土中的鈉離子發(fā)生交換反應，進而改善凹凸棒黏土的膠體性能，具有工藝簡單和易于工業(yè)化等優(yōu)點。
文檔編號C01B33/40GK102701231SQ20121019639
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者康玉茹, 楊效和, 王文波, 王愛勤 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所盱眙凹土應用技術(shù)研發(fā)中心